Modern endüstri, koruyucu yapısal malzemelerin çok boyutlu performans tasarımını gerektirir. Doğada birçok organizma savunma için gerekli olan mekanik kuvveti korurken aynı zamanda kamuflaj etkisi de elde eder. Bunların arasında sedef, gelişmiş çok seviyeli mikro yapısı nedeniyle kendisini oluşturan bileşenlerin çok ötesinde bir kırılma dayanıklılığı sergiler. Bu yapısal tasarımın mühendislik malzemesi sistemlerine etkili bir şekilde nasıl uygulanacağı hala bir zorluktur.
Yayınlanan bir çalışmada Gelişmiş MalzemelerÇin Bilimler Akademisi’nin Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden (USTC) Akademisyen Yu Shuhong liderliğindeki bir araştırma ekibi, sedef taklitçi alüminanın (Al) yapı-işlev entegreli bir tasarımını bildirdi.2O3)-bazlı (NMA) kompozitler. Bu NMA kompozit malzemesi yalnızca benzersiz renk uyumuna ve mükemmel dalga şeffaflığına sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda hafiflik, yüksek mukavemet, yüksek dayanıklılık ve olağanüstü darbe direnci de sağlar.
Araştırmacılar çift oksitli bir arayüz tasarım stratejisi önerdiler. Alümina mikro plakalar (MP’ler) arasında mineral köprü yapıları inşa edilerek mekanik mukavemet ve dayanıklılık önemli ölçüde iyileştirildi. Birleştirilmiş MP arayüzünün kimyasal bileşiminin katı faz reaksiyonları yoluyla düzenlenmesiyle kontrol edilebilir renklendirme elde edildi.
Ek olarak araştırmacılar, kendiliğinden buharlaşma düzeneği ve yüksek sıcaklıkta sinterleme yoluyla yeni bir tür NMA kompoziti hazırladılar. Bu biyomimetik kompozitin kırılma dayanıklılığının ticari alümina seramiğinkinden üç kat daha fazla olduğu ve emilen darbe enerjisinin ticari alümina seramiğinkinden dört kat daha fazlasına ulaştığı bulundu.
NMA kompozitlerinin elektromanyetik (EM) dalgaların iletimi için uygun yapısal koşulları göz önünde bulundurarak araştırmacılar, EM dalga iletimi için yeni bir tasarım önerdiler. Katmanlı seramik çerçeve ve düşük dielektrik sabit polimer tarafından oluşturulan mikron ölçekli dalga iletim kanalları ve tek kristalli alüminyum oksit MP’lerin optik eksen dikey yönelimi nedeniyle dalga iletimi daha verimli hale geldi.
Çalışma, havacılık, navigasyon ve elektronik alanında gelecekteki uygulamalar için platformlar sağlayarak mekanik özelliklerin ve EM iletim performansının sinerjik olarak geliştirilmesini gerçekleştiriyor.
